土木工程材料4混凝土ppt課件

1、第四章 混凝土4北京科技大學(xué)劉娟紅4.0 4.0 前言前言4.1 4.1 混凝土的組成及構(gòu)造混凝土的組成及構(gòu)造4.2 4.2 混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)4.3 4.3 混凝土強(qiáng)度的檢驗(yàn)評定混凝土強(qiáng)度的檢驗(yàn)評定4.4 4.4 普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)4.5 4.5 混凝土外加劑混凝土外加劑4.6 4.6 混凝土摻合料礦物細(xì)摻料混凝土摻合料礦物細(xì)摻料4.7 4.7 輕混凝土輕混凝土4.8 4.8 其它種類混凝土簡介其它種類混凝土簡介4.5.1混凝土外加劑的開展混凝土外加劑的開展 最早的外加劑古羅馬人用動物油脂、乳液和動物血來改善混凝土的任務(wù)性和耐久性；我國清乾隆年

2、間用糯米、石灰加牛血建造永定河河堤；明代南京城墻用糯米汁石灰，并用桐油石灰封頂；宋代用糯米汁石灰建筑了安徽和州城墻。普通減水劑普通減水劑20世紀(jì)世紀(jì)30年代末，美國發(fā)明紙漿廢液減水劑；年代末，美國發(fā)明紙漿廢液減水劑；德國在紙漿廢液中提取木質(zhì)素磺酸鹽減水德國在紙漿廢液中提取木質(zhì)素磺酸鹽減水劑。劑。4.5.1混凝土外加劑的開展混凝土外加劑的開展 高效減水劑高效減水劑 自七十年代初，德國就在路面工程中采自七十年代初，德國就在路面工程中采用摻有密胺類高效減水劑的流態(tài)砼澆注路用摻有密胺類高效減水劑的流態(tài)砼澆注路面板；日本那么在構(gòu)造砼里摻用萘系減水面板；日本那么在構(gòu)造砼里摻用萘系減水劑配制流態(tài)砼。劑配制流

3、態(tài)砼。 在八十年代，美國在高層建筑施工中用在八十年代，美國在高層建筑施工中用高效減水劑配制高強(qiáng)砼澆注鋼管砼柱，提高效減水劑配制高強(qiáng)砼澆注鋼管砼柱，提高在程度荷載下的穩(wěn)定性；一些北歐國家，高在程度荷載下的穩(wěn)定性；一些北歐國家，如丹麥、挪威、冰島等國那么以如丹麥、挪威、冰島等國那么以90150MPa的高強(qiáng)砼鋪筑路面和港口的道面，的高強(qiáng)砼鋪筑路面和港口的道面，以大幅度改善其耐磨耗、耐鹽凍的性能。以大幅度改善其耐磨耗、耐鹽凍的性能。4.5.1混凝土外加劑的開展混凝土外加劑的開展 混凝土外加劑定義混凝土外加劑定義外加劑是在拌制混凝土過程中摻入，用以改外加劑是在拌制混凝土過程中摻入，用以改善混凝土性能的物

4、質(zhì)，摻量不大于水泥質(zhì)善混凝土性能的物質(zhì)，摻量不大于水泥質(zhì)量的量的5%特殊情況除外。它能賦予新特殊情況除外。它能賦予新拌混凝土和硬化混凝土優(yōu)良的性能，如提拌混凝土和硬化混凝土優(yōu)良的性能，如提高抗凍性、調(diào)理凝結(jié)時(shí)間和硬化時(shí)間、改高抗凍性、調(diào)理凝結(jié)時(shí)間和硬化時(shí)間、改善任務(wù)性、提高強(qiáng)度等等，是消費(fèi)各種高善任務(wù)性、提高強(qiáng)度等等，是消費(fèi)各種高性能混凝土和特種混凝土必不可少的組分。性能混凝土和特種混凝土必不可少的組分。4.5.1混凝土外加劑的開展混凝土外加劑的開展 4.5.24.5.2外加劑的分類外加劑的分類混凝土外加劑按其主要功能分為四類：(1) 改善混凝土拌和物流變性能的外加劑。包括各種減水劑、引氣劑和

5、泵送劑等。(2) 調(diào)理混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。(3) 改善混凝土耐久性的外加劑。包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。(4) 改善混凝土其他性能的外加劑。包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑等。4.5.34.5.3減水劑減水劑u減水劑定義u 減水劑是一種在混凝土拌和料坍落度一樣條件下能減少拌和水量的外加劑。減水劑按其減水的程度分為普通減水劑和高效減水劑。減水率在5-10%的減水劑為普通減水劑，減水率大于10%的減水劑為高效減水劑。 u減水劑的作用機(jī)理u 減水劑是一種外表活性劑。外表活性劑分子由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)二部分組成，參與水中后親水基團(tuán)指向溶液，憎水基

6、團(tuán)指向空氣、固體或非極性液體并作定向陳列，構(gòu)成定向吸附膜而降低水的外表張力和二相間的界面張力。4.5.34.5.3減水劑減水劑4.5.34.5.3減水劑減水劑減水劑的作用原理吸附分散作用：水泥加水后會產(chǎn)生一些絮凝構(gòu)造，降低了混凝土的任務(wù)性。參與減水劑后，減水劑的疏水基團(tuán)定向吸附在水泥顆粒外表，組成吸附膜，使水泥粒子外表帶有一樣符號的電荷，產(chǎn)生排斥，絮凝構(gòu)造解體，釋放出其中的水。潤濕作用：摻入減水劑后，不但使水泥顆粒分散，并由于潤濕作用，會添加水泥顆粒的水化面積，影響水化速度。光滑作用：減水劑的極性親水基團(tuán)吸附于水泥顆粒外表，構(gòu)成吸附膜，妨礙水泥顆粒直接接觸，同時(shí)伴隨部分引氣，氣泡外被減水劑吸附

7、，都帶有一樣符號的電荷，添加了水泥顆粒之間的滑動才干。空間阻隔作用：新型接枝共聚物減水劑的特殊構(gòu)造，可在水泥顆粒外表構(gòu)成較厚的吸附層，產(chǎn)生很強(qiáng)的空間斥力。4.5.34.5.3減水劑減水劑u減水劑的作用效果u 在不減少單位用水量的情況下，改善新拌混凝土的任務(wù)性，提高流動性。u 在堅(jiān)持一定任務(wù)度下，減少用水量，提高混凝的強(qiáng)度。u 在堅(jiān)持一定強(qiáng)度情況下，減少單位水泥用量，節(jié)約水泥。u 改善混凝拌和物的可泵性以及混凝的其它物理力學(xué)性能。4.5.34.5.3減水劑減水劑高效減水劑的特點(diǎn)：高效減水劑的摻量超越一定量后，減水效果不再提高；對混凝土性能沒有不利影響。高效減水劑減水率越高，坍落度損失越大。4.5

8、.34.5.3減水劑減水劑4.5.44.5.4主要減水劑引見主要減水劑引見1、普通減水劑 木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑 減水率10%，普通摻量0.25%腐植酸減水劑 減水率6-8%，普通摻量0.2-0.35%2、高效減水劑 多環(huán)芳香族磺酸鹽系減水劑。這類減水劑通常是由工業(yè)萘或煤焦油的萘、蒽、甲基萘等餾分，經(jīng)磺化、水解、縮合、中合、過濾、枯燥而制成。由于其主要成分為萘的同系物的磺酸鹽與甲醛的縮合物，故又稱萘系減水劑，摻量0.5-1.0%,減水率10-20% 。 水溶性樹脂系減水劑。水溶性樹脂減水劑是以一些水溶性樹脂為主要原料的減水劑，如三聚氰胺樹脂、古瑪隆樹脂等。此類減水劑的摻量為水泥質(zhì)量的0.5%2.

9、0%，其減水率為15%30%，混凝土的強(qiáng)度提高20%30%，混凝土的其他力學(xué)性能和抗?jié)B性、抗凍性也得到提高，對混凝土的蒸養(yǎng)順應(yīng)性也優(yōu)于其它外加劑。 4.5.4主要減水劑引見主要減水劑引見3、高性能減水劑 高性能減水劑是指近年來開發(fā)并投入運(yùn)用的聚羧酸系減水劑，聚羧酸系高性能減水劑是由含有羧基的不飽和單體和其他單體共聚而成，使混凝土在減水、保坍、加強(qiáng)、收縮及環(huán)保方面具有優(yōu)良性能的減水劑。4.5.4主要減水劑引見主要減水劑引見聚羧酸系高性能減水劑性能特點(diǎn)主要為：1摻量低、減水率高。普通摻量為膠凝資料的0.15-0.25%，減水率普通在25-30%，在接近極限摻量0.25%時(shí)，減水率普通可以到達(dá)40%

10、以上。2混凝土拌和物的流動性好，坍落度損失低，2小時(shí)坍落度根本不損失，其高任務(wù)性可堅(jiān)持6-8小時(shí)。3對混凝土加強(qiáng)效果潛力大。早期抗壓強(qiáng)度比提高更為顯著。以3天、7天抗壓強(qiáng)度為例，奈系高效減水劑的3天、7天抗壓強(qiáng)度比普通在130%左右，而聚羧酸系高性能減水劑的同齡期抗壓強(qiáng)度比普通在180%以上。 4.5.4主要減水劑引見主要減水劑引見4混凝土收縮低。根本抑制了第二代減水劑增大混凝土收縮的缺陷。5總堿含量極低，其帶入混凝土中的總的堿含量僅為數(shù)十克，降低了發(fā)生堿骨料反響的能夠性，提高混凝土的耐久性。6環(huán)境友好，聚羧酸系高性能減水劑合成消費(fèi)過程中不運(yùn)用甲醛和其他任何有害的原資料，在消費(fèi)和運(yùn)用過程中對人

11、體安康無危害。7一定的引氣量，與第二代高效減水劑相比，其引氣量有較大提高，平均在3-4%。 4.5.4主要減水劑引見主要減水劑引見 運(yùn)用聚羧酸系減水劑配制的大摻量粉煤灰和礦渣運(yùn)用聚羧酸系減水劑配制的大摻量粉煤灰和礦渣C40C40混凝土，混凝土厚混凝土，混凝土厚1313米，混凝土和易性好，無離析米，混凝土和易性好，無離析泌水，保證泌水，保證2 2小時(shí)內(nèi)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，泵送前坍落度，出泵小時(shí)內(nèi)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，泵送前坍落度，出泵后混凝土坍落度，混凝土泵送順利。后混凝土坍落度，混凝土泵送順利。新中央電視臺大廈底板混凝土澆注2019,11-2019,1 拌合物配合比與任務(wù)度：拌合物配合比與任務(wù)度：水泥水泥 20

12、5kg/m3 粉煤灰粉煤灰 205kg/m3 用水量用水量 150kg/m3外加劑：聚羧酸或萘系高效減水劑；水膠比外加劑：聚羧酸或萘系高效減水劑；水膠比 0.36 坍落度坍落度200220mm 未摻早強(qiáng)防凍劑的大摻量粉煤灰混凝土未摻早強(qiáng)防凍劑的大摻量粉煤灰混凝土5050質(zhì)量比正在澆注質(zhì)量比正在澆注4.5.54.5.5引氣劑引氣劑 在混凝土攪拌過程中引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封鎖的微小氣泡，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗凍性和耐久性的外加劑，稱為引氣劑。我國運(yùn)用較多的的引氣劑有松香類引氣劑、木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑等。松香類引氣劑包括松香熱聚物、松香酸鈉及松香皂等。其適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.005

13、0.02%，混凝土含氣量約為35%。 引氣劑的作用機(jī)理 引氣劑屬于外表活性劑，其界面活性作用根本上與減水劑類似，區(qū)別在于減水劑的界面活性作用主要在液固界面上，而引氣劑的界面活性主要發(fā)生在氣液界面上，降低界面能，使新拌混凝土中微小氣泡穩(wěn)定存在并保管。 4.5.5引氣劑引氣劑u界面活性作用u吸附在顆粒外表，降低界面能。u起泡作用u在砼中引入大量微小、封鎖的氣孔。u氣泡的穩(wěn)定性u引入砼中的氣泡能堅(jiān)持形狀，含氣量相對穩(wěn)定。4.5.5引氣劑引氣劑引氣劑對混凝土的質(zhì)量的影響 混凝土中摻入引氣劑可改善混凝土拌和物的和易性，可以顯著減少混凝土漿體粘性，使它們的可塑性加強(qiáng)，減少單位用水量。通常每添加含氣量1%，

14、能減少單位用水量3%。 減少離析和泌水量，提高抗?jié)B性。 提高抗腐蝕性和耐久性。 含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度下降45%，抗折強(qiáng)度下降23%。4.5.5引氣劑引氣劑 引入空氣會使干縮增大，但假設(shè)同時(shí)減少用水量，對干縮的影響不會太大。 使混凝土對鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度有所降低，普通含氣量為4%時(shí)，對垂直方向的鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度降低1015%，對程度方向的鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度稍有下降。 4.5.5引氣劑引氣劑4.5.64.5.6緩凝劑緩凝劑u緩凝劑定義u 緩凝劑是一種能延遲水泥水化反響，從而延伸混凝土的凝結(jié)時(shí)間，使新拌混凝土較長時(shí)間堅(jiān)持塑性，減少混凝土坍落度損失。在大體積混凝土施工時(shí)，可防止出現(xiàn)裂痕和冷縫，同時(shí)對混凝土后期

15、各項(xiàng)性能不會呵斥不良影響的外加劑。u緩凝劑的特點(diǎn)：u摻量適宜，24小時(shí)后的強(qiáng)度不會受影響；u摻量過多，混凝土的正常水化速度和強(qiáng)度受影響；u超摻，會使水泥水化完全停頓；u不同的緩凝劑種類，對混凝土泌水、離析情況不同。4.5.6緩凝劑緩凝劑4.5.7 摻減水劑的普通混凝土配合比計(jì)算1、提高混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)原那么：1水泥用量不變；2降低水灰比；3砂率減小1%3%?！纠}8】：不摻加減水劑時(shí)混凝土基準(zhǔn)配合比為：C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=0.44，砂率為35%。運(yùn)用高效減水劑，其摻量為水泥用量的0.5%，減水率為15%(砂率減小2%)。求：1用此減水劑提高強(qiáng)度時(shí)的實(shí)驗(yàn)室配合

16、比混凝土實(shí)測表觀密度為2405kgm)；2假設(shè)運(yùn)用碎石、42.5#普通硅酸鹽水泥，估算混凝土28天強(qiáng)度。 答案下一頁解：1水用量：W=182(1-15%)=155 kg ； 水泥用量不變：C=410 kg ； 砂率： ； 由公式：C+W+S+G=2405 kg/m3 有：S+G=2405-155-410=1840 kg/m3 所以，S=184033%=607 kg/m3 ； G=1840-607=1233 kg/m3 。 混凝土各資料用量為：C:W:S:G = 410:155:607:1233。2 所以運(yùn)用碎石和42.5#普通硅酸鹽水泥配制的混凝土其28天強(qiáng)度估計(jì)可達(dá)57.0MPa。35%2%

17、33%pS ,410()0.46 1.13 42.5 (0.07)57.0155cu tceCfAfBMPaW4.5.7 摻減水劑的普通混凝土配合比計(jì)算2、節(jié)約水泥設(shè)計(jì)原那么：1水泥用量根據(jù)減水率相應(yīng)減少10%15%；2水灰比不變，用水量減少，那么水泥用量減少；3砂率不變，計(jì)算砂石?！纠}9】：不摻加減水劑時(shí)混凝土基準(zhǔn)配合比為：C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=0.44，砂率為35%。運(yùn)用木鈣減水劑，其摻量為水泥用量的0.25%，可節(jié)約水泥8%。求：1用此減水劑提高強(qiáng)度時(shí)的實(shí)驗(yàn)室配合比混凝土實(shí)測表觀密度為2405kgm )；2假設(shè)運(yùn)用碎石、42.5#普通硅酸鹽水泥配制混

18、凝土，估算混凝土28天強(qiáng)度。 答案下一頁4.5.7 摻減水劑的普通混凝土配合比計(jì)算解：1摻入木鈣減水劑可節(jié)約水泥8%，那么水泥用量為： C=4101-8%=41092%=377kg; 水灰比不變，W/C=0.44，那么水用量：W=3770.44=166 kg ； 砂率： ； 由公式：C+W+S+G=2405 kg/m3 有：S+G=2405-377-166=1862 kg/m3 所以，S=186235%=652 kg/m3 ； G=1862-652=1210 kg/m3 。 混凝土各資料用量為：C:W:S:G = 377:166:652:1210 。2 所以運(yùn)用碎石和42.5#普通硅酸鹽水泥配制的混凝土其28天強(qiáng)度估計(jì)可達(dá)48.7MPa。35%pS ,1()0.46 1.1342.5(0.07)48.70.44cu tcecfAfBMPaw4.5.7 摻減水劑的普通混凝土配合比計(jì)算3、提高混凝土的和易性設(shè)計(jì)原那么：1水泥用量、水用量不變，水灰比不變；2砂率增大5%，到40% 45%?！纠}10】：知混凝土基準(zhǔn)配合比為：C: